计算机网络学习笔记（八）——数据链路层（4）

使用广播信道的数据链路层——以太网（续）

一、信道利用率

假如帧长为L bit，数据传送速率为C b/s，则帧从发送时间为T0=L/C。

发送一帧所需的平均时间：从开始发送，经可能发生的碰撞后，将再重传数次，直到发送成功且信道转为空闲（即再经过时间使得信道上无信号传播）为止。

信道利用率S

其中发送一帧占用线路时间为，而帧本身发送时间为T0

这里引入一个新参数a=

a--->0时，表示相对越小，即一发生碰撞很快可以检测出来

a-->无穷时，表示相对越大，争用期占用比例增大，每发生一次碰撞就浪费一次信道资源

可知，要提高信道利用率，需要让a-->0，即要减小和T0的比值。

对以太网参数的要求

• 当数据传输速率一定时，以太网连线长度受到限制，控制不大
• 以太网帧长不能太短，控制T0不小

 

二、MAC地址（MAC层的硬件地址）

在局域网中，硬件地址又称为物理地址，或MAC地址。

802标准所说的“地址”严格地讲应当是每一个站的“名字”或“标识符”。

MAC地址共48位，前24位由IEEE注册管理机构RA负责向厂家分配，也就是每个生产厂家的MAC地址前24不同，换言之，根据MAC地址前24位可判断是哪个厂家；后24位由厂家自己分配，称为扩展标识符，必须保证生产出来的适配器没有重复地址。

适配器检查MAC地址：

适配器从网络上每收到一个MAC就首先用硬件检查MAC帧中的MAC地址，若是发往本站的帧则收下，然后再进行其他处理；否则将此帧丢弃，不再进行其他处理。

其中，“发往本站的帧”包括：单播帧、广播帧和多播帧。

可以在cmd中利用ipconfig -all命令查看MAC地址。

 

三、以太网帧格式（MAC帧）

注：

1、对数据46进行说明：64字节为最短有效帧长，64-6-6-2-4=46

2、在物理层插入8字节长度之后，发现该帧只有帧开始定界符，没有帧结束定界符的原因：以太网采取曼彻斯特编码，故无论是0还是1，都会有跳变，所以如果帧结束，会没有信号，即不会有跳变，故不需要帧结束标示。

四、扩展以太网

物理层考虑扩展：主机使用光纤和一对光纤调制解调器连接集线器，形成独立碰撞冲突域，利用一个主干集线器连接多个碰撞冲突域，实现扩展。

优点：

• 使原来属于不同碰撞域的局域网上的计算机能够进行跨碰撞域的通信
• 扩大了局域网覆盖的地理范围

缺点：

• 碰撞域增大，但总吞吐量并未提高
• 如果不同的碰撞域使用不同的数据率，就不能用集线器进行互连

数据链路层考虑扩展：使用网桥。网桥工作在数据链路层，根据MAC帧的目的地址对收到的帧进行转发，且具有过滤帧的功能：当网桥收到一个帧时，并不是向所有接口转发此帧，而是现检查此帧的目的MAC地址，然后再确定将该帧转发到哪一个接口（自学习算法）

自学习算法：

1、若从A发出是帧从接口x进入某网桥，那么从这个接口出发沿相反方向一定可以把一个帧传送到A

2、网桥每收到一个帧，就记下其源地址和进入网桥的接口，作为转发表中的一个项目

3、在建立转发表时是把帧首部中的源地址写在”地址“这一栏的下面

4、在转发帧时，则是根据收到的帧首部中的目的地址来转发的。这时就把在”地址“栏下面已经记下的源地址当作目的地址，而把记下的进入接口当作转发接口

优点：

• 过滤通信量
• 扩大物理范围
• 提高了可靠性
• 可互连不同物理层、不同MAC子层和不同速率的局域网

缺点：

• 存储转发增加了时延
• 在MAC子层并没有流量控制功能
• 具有不同MAC子层的网段桥接在一起时时延更大
• 仅适用于用户数不太多（不超过几百个）和通信量不太大的局域网，否则会因为传播过多广播信息而产生网络堵塞（广播风暴）

目前使用最多的是透明网桥。”透明“体现在局域网上的站点并不知道所发送的帧将经过哪几个网桥，即网桥对各站来说是看不见的，是透明的。透明网桥是一种即插即用设备，其标准是IEEE 802.1D。